一种基于聚类分析的低压配电网图形生成方法与流程

1.本发明涉及配电自动化技术领域，更具体地，涉及一种基于聚类分析的低压配电网图形生成方法。


背景技术：

2.低压拓扑构建是低压配电网自运化运维技术的基础环节，只有保证了低压配电网拓扑建模的高效、准确，才能为后续的电力系统的精细化管控提供保证。
3.目前配电网图形生成通常使用网状拓扑法，通常考虑低压设备之间的点对点连接关系，但由于低压拓扑的复杂性，当面对低压设备拓扑信息采集难度较大的“城中村”低压电网，现在的方法对于低压配电网图形的构建效率和准确性均不高，难以支撑后续的配电网低压自动化分析。
4.现有技术为解决上述技术问题，提出了公开号为cn111292391a公开日：20200616的一种低压台区图自动成图装置和方法，台区图布局和布线组件以中间内存数据结构为基础，创建台区图组织结构和台区图所有线路设备实体对象，并建立与低压沿布图数据中沿布图、内部接线图源对象的关联关系，生成低压台区图。但该自动成图方法创建拓扑图依赖于低压沿布图数据，无法根据设备经纬度坐标自动生成拓扑图。


技术实现要素：

5.本发明为克服上述现有的自动成图方法创建拓扑图依赖于低压沿布图数据，无法根据设备经纬度坐标自动生成拓扑图的技术问题，提供一种基于聚类分析的低压配电网图形生成方法。
6.为克服上述技术问题，本发明技术方案如下：
7.一种基于聚类分析的低压配电网图形生成方法，其特征在于，包括如下步骤：
8.s1.获取台区下所有设备的设备信息；
9.s2.通过聚类算法对所述台区下所有设备的设备信息进行聚类分析；
10.s3.根据聚类分析结果建立台区内设备的拓扑图、沿布图和单线图。
11.本发明根据低压电气设备的经纬度坐标和设备类型，将电气设备按分支对象进行分组，分组设备根据层级关系生成拓扑连接关系，从而实现根据设备经纬度坐标自动生成低压配电网图形，有效地提升了低压配电网图形的质量和生成效率。
12.进一步地，在所述步骤s1中，所述设备的设备信息包括设备的位置信息，所述位置信息通过工作人员携带移动终端到达对应设备处进行定位获得。
13.进一步地，在所述步骤s1中，所述定位是通过所述移动终端进行gnss定位确定设备地理位置的经纬度。
14.进一步地，在所述步骤s1中，所述定位是通过所述移动终端进行基站定位确定设备地理位置的经纬度。
15.进一步地，在所述步骤s2中，所述聚类算法采用k
‑
means算法，其中，每个设备作为
一个样本点，所述k
‑
means算法将样本点划分为若干个簇，所述簇具有簇中心。
16.11.进一步地，在所述步骤s2中，所述聚类分析包括步骤：
17.s21.设置k个聚类中心；
18.s22.计算每个样本点到k个聚类中心的距离；
19.s23.对于任一样本点，将其划入与其距离最近的簇中心所在的簇；
20.s24.计算一个簇内所有样本点坐标的均值，记录该均值点的坐标；
21.s25.计算每一个簇中心与该簇均值点坐标的偏移距离；
22.s26.判断所述偏移距离是否小于预设阈值，若是，执行步骤s28；否则，执行步骤s27，然后再返回执行步骤s22；
23.s27.将均值点作为新的簇中心；
24.s28.保留当前簇划分，完成聚类分析。
25.进一步地，在所述步骤s2中，所述设备包括电表设备和非电表设备。
26.进一步地，在所述步骤s2中，所述非电表设备包括一次设备和二次设备。
27.进一步地，在所述步骤s2中，所述一次设备包括变压器、断路器、隔离开关、自动开关、接触器、刀开关、母线、输电线路、电力电缆、电抗器；所述二次设备包括熔断器、按钮、指示灯、控制开关、继电器、控制电缆、仪表、信号设备、自动装置、通讯装置、配电变压器监测终端。
28.进一步地，在所述步骤s26中，所述的预设阈值为100米。
29.与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
30.本发明根据低压电气设备的经纬度坐标和设备类型，将电气设备按分支对象进行分组，分组设备根据层级关系生成拓扑连接关系，从而实现根据设备经纬度坐标自动生成低压配电网图形，有效地提升了低压配电网图形的质量和生成效率。
附图说明
31.图1为基于聚类分析的低压配电网图形生成方法示意图；
32.图2为聚类分析步骤流程示意图。
具体实施方式
33.附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
34.下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
35.实施例1
36.本发明提出基于聚类分析的低压配电网图形生成方法，其实施步骤如图1所示，包括如下详细步骤：
37.s1.获取台区下所有设备的设备信息；
38.所述设备包括电表设备和非电表设备。所述非电表设备包括一次设备和二次设备。所述一次设备包括变压器、断路器、隔离开关、自动开关、接触器、刀开关、母线、输电线路、电力电缆、电抗器；所述二次设备包括熔断器、按钮、指示灯、控制开关、继电器、控制电缆、仪表、信号设备、自动装置、通讯装置、配电变压器监测终端。
39.所述设备的设备信息包括设备的位置信息，所述位置信息通过工作人员携带移动
终端到达对应设备处进行定位获得；可选的，所述定位是通过所述移动终端进行gnss定位确定设备地理位置的经纬度；所述定位还可以是通过所述移动终端进行基站定位确定设备地理位置的经纬度。
40.s2.通过聚类算法对所述台区下所有设备的设备信息进行聚类分析；
41.所述聚类算法采用k
‑
means算法，其中，每个设备作为一个样本点，所述k
‑
means算法将样本点划分为若干个簇，所述簇具有簇中心。
42.所述聚类分析步骤如图2所示，包括：
43.s21.设置k个聚类中心；
44.将台区内低压配变的支路开关数量记为k，台区内设备数量为n，每台设备作为一个采样点，在台区内随机选择k个点作为簇中心，记录簇中心经纬度坐标。
45.s22.计算每个样本点到k个聚类中心的距离；
46.所述距离是指欧氏距离，两点间的欧氏距离即为两点坐标平方和的平方根。
47.s23.对于任一样本点，将其划入与其距离最近的簇中心所在的簇；
48.s24.计算一个簇内所有样本点坐标的均值，记录该均值点的坐标；
49.所述所有样本点位置坐标的均值的计算公式为：所述所有样本点位置坐标的均值的计算公式为：其中x
n
为第n个采样点的横坐标，y
n
为第n个采样点的纵坐标。
50.s25.计算每一个簇中心与该簇均值点坐标的偏移距离；
51.s26.判断所述偏移距离是否小于预设阈值，若是，执行步骤s28；否则，执行步骤s27，然后再返回执行步骤s22；本实施例中所述的预设阈值为100米；
52.s27.将均值点作为新的簇中心；
53.s28.保留当前簇划分，完成聚类分析，每一个簇作为低压配变的一个分支。
54.进一步地，在聚类过程结束后，还需对问题采样点进行再分类，所述问题采样点是指与簇中心的距离大于该簇内所有电表设备与簇中心的距离的非电表设备。
55.所述再分类包括步骤：将问题采样点划入与其最近距离的簇中心所在的簇，将所述最近距离记为长度a，且要求该簇内存在与簇中心的距离大于长度a的电表设备。
56.s3.根据聚类分析结果建立台区内设备的拓扑图、沿布图和单线图。
57.以簇为单位得出的样本集合，作为低压配变分支路上的设备集合，根据设备采集录入的设备类型、层级信息自动构建拓扑连接关系，并在所有设备的地理位置图上将低压配电网分支模块的沿步图绘制出来，同时根据连接关系自动生成该模块的单线图。
58.显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。